低温胁迫下草菇甘油‐3‐磷酸酰基转移酶基因表达变化的研究

以草菇低温敏感型V23菌株与耐低温型VH3菌株为试验材料,将二者菌丝体置于冰浴中进行不同时间的低温胁迫处理。首先提取RNA,反转录为cDNA,然后构建含有微管蛋白(tubulin,TUB)基因片段和甘油‐3‐磷酸酰基转移酶(glycerol‐3‐phosphate acyltransferase,GPAT)基因片段的质粒,最终对GPAT基因在低温胁迫不同处理时间下的表达进行定量。结果表明,耐低温型的VH3菌株,在低温处理2h时,GPAT基因相对表达量上升,4h,表达量下降,6h上升,之后逐渐下降。低温敏感型V23菌株,在低温处理2h时,表达量下降,4h,表达量上升,此后逐渐下降;除低温处理4h外,V23菌株的GPAT基因表达量始终低于VH3菌株,初步推测GPAT基因的高表达与草菇的耐低温能力相关。     

草菇热激蛋白60基因(Vvhsp60)生物信息学分析及低温下的表达

【背景】生物受到温度胁迫时,热激蛋白被诱导并在短时间内大量产生,可以使受损的蛋白质恢复正常构象,增强生物对逆境胁迫的耐受性。【目的】初步探究草菇热激蛋白60(Vvhsp60)与低温耐受性的关系,为深入开展草菇不耐低温特性的遗传改良奠定理论基础。【方法】对Vvhsp60进行生物信息学分析,以低温敏感型草菇菌株V23及耐低温菌株VH3为实验材料,利用实时荧光定量PCR技术分析低温胁迫及热激诱导后在低温下草菇菌丝体中Vvhsp60基因的表达水平。【结果】草菇Vvhsp60编码蛋白不存在信号肽,不属于分泌蛋白,在线粒体和细胞质内发挥生物学作用,属于双向跨膜蛋白。低温处理显著提高了V23与VH3菌丝体中Vvhsp60基因的表达量,而且VH3中的表达量显著高于V23,推测Vvhsp60基因的表达量高可能有助于增强草菇对低温胁迫的耐受性。经热激处理后两菌株Vvhsp60基因的表达量显著高于各自未热激处理的对照组,表明热激处理可诱导Vvhsp60基因的表达。【结论】Vvhsp60与草菇低温耐受性相关,并且热激可以诱导Vvhsp60基因的表达。     

草菇冷诱导相关基因的克隆及序列分析

利用差异显示技术分离获得草菇低温特异DNA片段,经与正常草菇和低温诱导草菇cDNA分别southern杂交验证后,得到低温特异性片段。采用PCR标记技术对获得的低温特异性片段进行DIG标记,以此为探针,对低温处理的草菇cDNA文库进行筛选,获得4个阳性克隆,分别进行测序。序列同源性比较分析发现,Cor3基因与s-腺苷-L-高半胱氨酸水解酶有很高的同源性,Cor4基因与40S核糖体蛋白S9有很高的同源性,这两个基因可能与草菇的低温自溶现象有关。Cor1基因与脉孢菌的保守假设蛋白(conservedhypotheticalprotein)有同源性,Cor2基因与辅酶A连接酶有同源性。半定量RT-PCR验证发现Cor1和Cor2基因在正常情况下没有表达,低温处理后有表达,Cor3和Cor4基因在正常情况下有表达,低温处理后表达量增加。     

草菇耐低温菌株的诱变选育与鉴定

在草菇V23原生质体形成和再生的最佳条件下制备原生质体。分别用紫外线(UV),60Co-γ射线,硫酸二乙酯(DES)对原生质体进行复合诱变。初筛、复筛获得耐常规低温(4℃)10d的菌株VH。栽培实验证明:VH在26℃下的生物学效率明显优于V23(CK),且差异极显著。同工酶分析表明:VH过氧化物同工酶,酯酶同工酶谱带数量及酶活性均发生变化;RAPD实验显示:VH相对于V23的变异系数为0.213。VH菇体正常,味道鲜美,食用后无毒副作用。氨基酸组成分析表明:除总氨基酸和谷氨酸含量VH高于V23外,其它氨基酸差异不明显。VH遗传性状稳定,是具有潜在应用价值的优良菌株。     

高效草菇分子标记辅助杂交育种方法的建立与应用

【目的】建立一种高效草菇分子标记辅助杂交育种方法,并将其应用于选育低温高产草菇的单孢杂交中。【方法】通过出菇试验筛选获得高产草菇菌株,与低温出菇菌株VH3一同作为杂交亲本;采用交配型基因分子标记区分草菇单孢子的交配型,并完成杂交配对工作;最后结合快速筛选耐低温草菇菌种技术与杂交子真实性的鉴定方法,在栽培出菇试验前剔除部分不耐低温的草菇杂交子。【结果】出菇试验表明,屏优1号的生物转化率最高,用作杂交育种的高产亲本菌株。单孢杂交配对后,最初的496株草菇可能杂交菌株经初筛后,只剩余172株较耐低温的杂交菌株,使后期出菇试验的工作量减少了65%;杂交子出菇试验表明,在28 °C出菇温度下,VV093杂交菌株的生物转化率显著高于两个亲本菌株,且农艺性状较好。【结论】建立了一种高效草菇分子标记辅助杂交育种的方法,包括亲本菌株的筛选、单孢交配型的区分、单孢杂交、杂交子的鉴定和筛选等,并在低温高产草菇单孢杂交育种中成功应用。     

草菇耐低温突变菌株Vtlt-1和原始菌株V23转录组差异的研究

为了培育草菇耐低温菌株与解析其耐低温的分子机制,采用紫外诱变的方法,选育出耐低温草菇菌株Vtlt-1,并利用表达谱芯片技术,比较突变菌株Vtlt-1与原始菌株V23的表达差异基因,筛选差异显著基因后利用GO（gene ontology）功能注释和KEGG（kyoto encyclopedia of genes and genomes）通路富集等方法分析,结果发现与V23相比Vtlt-1表达显著差异基因共有1 600个,其中704个基因上调表达,896个基因下调表达。针对差异基因的GO功能分类结果发现：生物学过程方面,差异基因主要分布在金属离子结合、氧化还原过程、碳水化合物的代谢与核酸的结合。细胞组分方面主要与细胞核相关;分子功能中,氧化还原活性以及解旋酶活性,依赖于ATP 的解旋酶活性、DNA指导的RNA聚合酶活性。KEGG注释结果发现差异表达基因主要富集在氨基酸与氮类物质的代谢、脂肪酸与生物碱的合成这两方面,此外还富集到核糖体的生物合成、细胞色素P450、RNA聚合酶、硫和氨基酸的代谢、核酸的修复等通路。这些结果为解析草菇耐低温机制提供分子依据和理论基础。     

暗纹东方鲀耐寒相关基因CIRBP、HMGB1和AFP-Ⅳ的分子特征和对低温胁迫的响应

为了探索暗纹东方鲀(Takifugu obscurus)对低温环境的响应机制,克隆了暗纹东方鲀耐寒相关基因CIRBP、HMGB1和AFP-Ⅳ的cDNA序列,并进行了基因的分子特征和功能分析。组织分布检测显示CIRBP和HMGB1在下丘脑、肝脏和肌肉中具有高表达,而AFP-Ⅳ则主要在肝脏中表达。在受到低温胁迫后, 3种基因在肝脏和下丘脑中的表达呈现不同的变化趋势,其中CIRBP基因在肝脏中于48h表达量显著增加,在下丘脑中于12h和48h有上调表达; HMGB1基因在肝脏中呈现逐渐上升的趋势,于48h达到最大值,而在下丘脑中呈现先上升后下降的趋势,处理后2h达到最大, 2—8h下降,于8h下降至最低,随后恢复至初始水平;肝脏中的AFP-Ⅳ在0—24h无显著变化,在48h上升至最大值。进一步通过大肠杆菌原核表达系统研究了AFP-Ⅳ的抗冻功能,发现AFP-Ⅳ融合蛋白在–80℃下具有抗冻活性,并且抗冻活性随着浓度的增加而提高。研究结果表明3种基因都参与了暗纹东方鲀对低温胁迫的应答过程,为深入探索暗纹东方鲀的耐低温机制奠定了基础。     

青杄PwRbcS基因克隆及对逆境响应分析

RbcS基因编码了植物光合作用中核酮糖1,5二磷酸羧化酶/加氧酶的亚基,这种酶能催化二氧化碳的固定和碳氧化两者之间竞争反应。本实验中通过RACE-PCR方法成功获得了青杄RbcS的cDNA全长,对PwRbcS的cDNA序列进行了生物信息学分析预测,同时利用实时定量PCR技术测定青杄各个组织及非生物胁迫下PwRbcS的表达水平。结果表明:PwRbcS基因cDNA全长936 bp,编码区共552 bp,共编码186个氨基酸。蛋白质分子量为20.712 6 kD,等电点为9.07。组织特异性表达结果发现PwRbcS该基因主要在叶片中表达,且成熟叶表达量最高。非生物胁迫实验结果表明,ABA和NaCl以及低温处理处理下响应十分明显。在NaCl处理下,表达量先上升后下降,处理6 h时达到对照的14倍,施加ABA时,在处理8 h时上升至对照的24倍,低温胁迫下,表达量先上升后下降,6 h达到对照的12倍,而高温胁迫及PEG(polyethylene glycol)下表达量变化不明显。因此PwRbcS作为一个在木本植物青杄中发现的新的RbcS基因,可能在青杄逆境响应中行使一定的功能。     

实时荧光定量PCR检测球孢白僵菌热休克蛋白基因hsp70在几种胁迫条件下的表达

本研究运用Realtime-PCR技术,对球孢白僵菌Beauveria bassiana hsp70基因在不同胁迫条件下的表达情况进行了检测。从mRNA转录水平探讨了不同胁迫条件对球孢白僵菌hsp70基因表达的影响。结果表明:38℃高温胁迫下,30min时表达量达到最高峰,为对照样品的10.18倍。随后表达量开始下降,至180min时,其表达量降为最低,为对照样品的2.85倍;4℃低温胁迫下,2h检测到hsp70的表达量下降至最低点,为对照样品的0.25倍。随后表达量开始回升,至10h表达量始终维持在对照样品的1.4-1.5倍左右;紫外胁迫下(波长253.7nm),3min后hsp70的表达量快速上升至最高峰,为对照样品的2.33倍。随后表达量迅速下降,至60min表达量始终维持在对照样品的0.2倍左右。因此推测,hsp70基因在球孢白僵菌抵抗高温、低温和紫外三种胁迫方面都可能具有重要作用。同时研究结果也表明,球孢白僵菌hsp70基因启动子在逆境下可引导基因高效表达,因而在抗逆工程菌株构建方面可能具有重要的应用价值。     

蝴蝶兰PhNAC1基因序列分析及对低温胁迫的响应

为探讨NAC转录因子在蝴蝶兰低温胁迫响应中的分子调控机理,该研究以蝴蝶兰的叶片为材料,运用RT-PCR及RACE技术克隆得到一条蝴蝶兰的NAC转录因子基因完整的cDNA序列,命名为PhNAC1(GenBank登录号MF797909),并分析了其在两种低温条件下的表达模式。结果表明:PhNAC1基因cDNA序列全长1 442 bp,ORF全长942 bp,编码313个氨基酸。预测其蛋白分子量为35.22 kDa,等电点为6.95,属于稳定亲水性蛋白。二级结构预测表明,无规则卷曲和延伸链为该蛋白的主要结构元件,与三级结构预测结果基本相符。PhNAC1编码的氨基酸序列与其他已登录的兰科植物NAC蛋白进行同源序列比对,表明与小兰屿蝴蝶兰(XP_0205763790)亲缘关系较近,序列一致性达97%,其次为铁皮石斛(XP_020695081),一致性为84%。实时荧光定量PCR分析表明,PhNAC1基因在营养器官和生殖器官中均有表达,在蕊柱中的表达量最高。在11℃/6℃低温条件下,PhNAC1基因的转录表达水平在前5天随着处理时间逐渐升高,到第7天开始下降;在4℃低温条件下,PhNAC1基因的表达水平在处理0.5 h时表达量有所下降,1 h后表达量上升至对照水平,之后无明显变化,在处理24至48 h又逐渐升高,推测PhNAC1基因参与蝴蝶兰低温胁迫响应。     

蝴蝶兰PhTSJT1基因的克隆及在低温胁迫下的表达分析

本研究从蝴蝶兰叶片中克隆了茎部特异基因Ph TSJT1的全长序列(GenBank登录号为MF797883),并分析了其在不同组织及低温胁迫下的表达特性。结果表明,Ph TSJT1基因全长994 bp,编码239个氨基酸,属于Class-Ⅱ谷氨酰胺酰胺基转移酶超家族成员;同源性分析表明,该蛋白与多种植物的茎部特异蛋白和铝诱导蛋白有较高的同源性,进化上与小兰屿蝴蝶兰的茎部特异蛋白亲缘关系最近;该基因在营养器官中表达水平较高,在花器官中表达水平较低;13℃/8℃(昼/夜)的低温胁迫抑制PhTSJT1基因的转录表达,并随着低温胁迫时间的延长,Ph TSJT1基因的表达水平逐渐降低,在温度恢复正常时其表达水平升高;4℃冷胁迫低温条件下,PhTSJT1基因在处理1 h时,表达水平升高,处理8 h时表达水平最高,16 h后表达水平逐渐降低。由此推测,PhTSJT1参与4℃冷胁迫的分子调控。本研究不但有助于理解热带亚热带植物的耐冷机制,也为蝴蝶兰新品种的遗传改良提供帮助。     

冷应激条件下猪睾丸细胞中RNA结合基序蛋白3过表达对Caspase 3表达的影响

目的：探讨冷应激（32℃）条件下,猪睾丸（ST）细胞系中RNA结合基序蛋白3（RBM3）过表达时凋亡蛋白半胱天冬酶3（Caspase 3）表达量变化情况。方法：利用本实验室成功构建的携带绿色荧光蛋白（GFP）的RBM3过表达慢病毒载体pLenti6/V5-GW/EmGFP-RBM3和空病毒载体pLenti6/V5-GW/EmGFP-DEST分别感染ST细胞,作为过表达病毒（OEV）组和空载体病毒（EVV）组,此外还设立野生型细胞（WTC）组作对照,利用实时荧光定量RCR（qPCR）法和Western blot分析法检测各组中RBM3 mRNA和蛋白的表达情况。然后对各组细胞进行37℃以及32℃（2 h、4 h,8 h）的冷应激处理,利用酶联免疫吸附实验（ELISA）法检测各组Caspase 3表达量的变化。结果：OEV组RBM3基因和蛋白相对表达量高于EVV组和WTC组。在37℃以及32℃冷应激实验（2 h、4 h,8 h）中,OEV组Caspase 3表达量显著低于EVV组和WTC组。结论：冷应激ST细胞中RBM3过表达能够显著地降低Caspase 3的表达程度,为RBM3基因具有抵抗低温诱导ST细胞凋亡作用提供实验依据。     

急性冷应激对牦牛乳腺上皮细胞 HSP70 mRNA 表达的影响

本文主要研究了急性冷应激对牦牛乳腺上皮细胞热休克蛋白７０ （Heat stress protein,ＨＳＰ７０） 表达量的影响。采用实时荧光定量ＰＣＲ 技术,以急性冷刺激１０℃ 为典型研究环境,分析了ＨＳＰ７０ ｍＲＮＡ 表达的变化规律。结果显示,乳腺上皮细胞在１０℃分别冷处理２ ｈ、４ ｈ、６ ｈ 和８ ｈ,其ＨＳＰ７０ ｍＲＮＡ 的表达量变化均不显著（Ｐ ＞０. ０５）;分别在１０℃冷处理２ ｈ、４ ｈ、６ ｈ 和８ ｈ,再复温培养４ ｈ,ＨＳＰ７０ ｍＲＮＡ 的表达量均极显著增加（Ｐ ＜０. ０１）,于６ ｈ 达到峰值;在１０℃先冷处理４ ｈ,然后分别复温２ ｈ、４ ｈ、６ ｈ 和８ ｈ,ＨＳＰ７０ ｍＲＮＡ 的表达量亦均显著增加（Ｐ ＜０. ０１）,并于４ ｈ 达到峰值。结论：急性冷应激诱导牦牛乳腺上皮细胞ＨＳＰ７０ 表达量的增加不是发生在冷处理过程中,而是发生在复温过程中,并且在一定范围内随冷处理时间的增长表达量增高。     

罗氏沼虾急性低温应激响应的转录组分析

为探究罗氏沼虾(Macrobrachium rosenbergii)急性低温应激响应的基因表达模式,研究以罗氏沼虾成虾为研究对象,分别设置实验组(16℃)和对照组(24℃),实验组从24℃急性降温(2℃/1h)至16℃后的0、1h、3h、6h、12h、24h和回温至24℃后共7个时间点采集肝胰腺组织进行转录组测序分析。差异表达基因(DEGs)筛选结果显示,胁迫3h与回温后的DEGs数量(5062个)几乎是1h与回温后的1.5倍(3516个),随着胁迫时间的延长,各时间点与回温后的DEGs数量逐渐降低。KEGG富集发现, DEGs显著富集在溶酶体、淀粉和蔗糖代谢、抗原加工与呈递等途径中。此外,罗氏沼虾在急性低温应激下,黏着斑、ECM-受体互作、细胞色素P450对异生物质的代谢、谷胱甘肽代谢、氧化磷酸化、p53信号通路等相关基因也发生了显著变化。WGCNA分析发现各组间的共有DEGs聚类在与细胞功能及免疫相关模块和与能量物质代谢相关模块上。另外,花生四烯酸代谢信号通路中的Cytochrome P450 2L1-like基因、谷胱甘肽代谢信号通路中的NADP-specific isocitr...     

珙桐中一个与低温相关基因的克隆及其表达研究

低温诱导膜蛋白是由低温诱导表达蛋白基因编码的一类疏水性蛋白,在植物抵御寒冷环境时起着一定的保护作用。从珙桐cDNA文库中获得一个未知基因（DiRCI）,该基因长539bp,其中包括174bp的开放阅读框,92bp的5′末端非编码区和273bp的3′末端非编码区,编码57个氨基酸残基蛋白,在氨基酸水平上同源性较高的是车前草的低温诱导膜蛋白（登入号：ACA66247.1）,其相似性为89.5%。半定量RT-PCR分析发现,25℃以上,该基因在珙桐各器官中基本上均未表达,但经8℃低温处理时,在成熟叶片、叶柄和成熟未萌发的种子中均有表达,但是在根中基本没有表达,进一步研究发现该基因在24h～48h内表达量增多并达到最高值,48h后其表达量逐渐减弱直至消失,说明该基因确实与低温诱导相关,从而初步推测该基因为低温诱导膜蛋白基因。该基因的克隆丰富和保存了珙桐基因资源,并为进一步研究冷胁迫的分子机制奠定了基础。     

抗冷冻蛋白基因遗传转化草菇的研究

采用RT PCR技术从瑞典的北极云杉卷叶蛾幼虫中扩增出抗冷冻蛋白基因 ,利用基因枪法遗传转化草菇。PCR检测和Southern杂交结果证明 ,抗冷冻蛋白基因已整合进草菇基因组。低温胁迫试验结果表明 ,转基因草菇具有较强的耐低温能力。转基因草菇生物学特性观测结果显示 ,大多数草菇转化子的生长速率明显地慢于对照的宿主菌株 ,多数转化子的菌丝也明显地比宿主菌丝细弱。转化子筛选结果表明 ,采用三轮的转化子筛选程序 ,即第一轮在固体培养基上筛选、第二轮和第三轮在液体培养基中筛选 ,有利于获得真实转化子和淘汰假转化子。转基因草菇一代低温胁迫结果证明 ,转基因草菇后代仍然具有较强的低温耐受能力 ,这说明转基因草菇的耐低温性能在世代之间是稳定的     

Giardia intestinalis: Expression of ubiquitin, glucosamine-6-phosphate and cyst wall protein genes during the encystment process

We determined the relative expression of ubiquitin (ub), glucosamine-6-phosphate-isomerase (gn6pi) and cyst wall protein (cwp) genes during encystment of the Portland-1 and Portland-1R strains of Giardia intestinalis. Encystment was induced with bile for different time periods. The presence of encystment-specific vesicles (ESVs) and the relative expression of genes (log₁₀ΔRn) were determined by transmission electron microscopy and real-time PCR, respectively. Our results demonstrated the gene expression and the presence of ESVs after 6 h of encystment. Values of cwp2 gene expression increased by 591-fold in strain Portland-1 and 78.2-fold in strain Portland-1R at this time point compared to values at 0 h, after which values gradually decreased until reaching basal values between 8 and 18 h after the encystment started. Expression of gn6pi was 43.5- and 46.3-fold higher than basal values, in Portland-1 and Portland-1R, respectively. Ub gene expression was 82.25-fold higher than its basal levels at 4 h, after which expression decreased gradually until reaching basal values after 16 h. Conclusions: This work showed the relationship between the presence of ESVs and encystment gene expression at 6 h, and resistance to albendazole does not inhibit the encystment process. The results revealed important knowledge with implications in the control of parasite dissemination for preventing parasite transmission.